مدينة تتوهج فيها المصابيح، لكن ضوءها لا يتبدد في الضباب، بل يصعد إلى السماء تقريبًا بالكامل. هكذا تبدو المجرة U37126 التي رصدها علماء الفلك في الكون المبكر باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي. استغرق ضوءها أكثر من 13 مليار سنة ليصل إلينا.
في المجرات العادية، يوجد الكثير من الغاز حول النجوم الفتية الساخنة. هذا الغاز يتوهج عندما تسخنه النجوم، وفي الوقت نفسه يمتص جزءًا من الأشعة فوق البنفسجية. لكن في U37126 لم يرَ الفلكيون التوهج المتوقع من الغاز. بل كان ضوء النجوم نفسه ساطعًا جدًا وأزرق اللون. هذا يعني أن المجرة تكاد تخلو من «الضباب» الغازي — فقد طُرد إلى الخارج بفعل الإشعاع القوي والرياح الصادرة عن النجوم الضخمة.
هذه المجرة «العارية» تسمح بخروج أكثر من 86% من ضوءها فوق البنفسجي. للمقارنة، في المجرات النموذجية غالبًا ما تكون هذه النسبة أقل من 10%. وهذا الضوء بالتحديد هو الذي كان يسخن الهيدروجين بين المجرات ويؤيّنه في الكون المبكر، مما جعل الفضاء شفافًا. حتى لو كان عدد هذه المجرات قليلًا — بضعة في المئة فقط من المجرات جميعها — فقد تكون وفرت نصف الضوء اللازم لذلك أو حتى كله.
بنى الفلكيون نموذجًا للسكان النجميين في U37126. وتبين أن المجرة تحتوي على نجوم فتية جدًا وضخمة، وأن معدل تشكل النجوم فيها هائل: حوالي 10 كتل شمسية في السنة. ومع أن المجرة نفسها صغيرة جدًا، فإن كثافة النجوم وسرعة تكوّنها لكل وحدة مساحة من بين الأعلى المعروفة. ويبدو أن الغاز في مركز المجرة تحول بسرعة إلى نجوم، ثم أزال الإشعاع القوي بقايا الغاز إلى الخارج. وهكذا نشأت «جزيرة نجمية عارية» يخرج ضوءها إلى الفضاء دون عوائق.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2602.02322
We present very deep (~11h) JWST/MIRI low-resolution spectroscopy of the rest-frame optical emission of U37126, a UV-bright (M_UV ~ -20), mildly lensed ($$\mu\simeq 2.2$$) galaxy at z=10.255. The continuum emission is well detected in both NIRSpec and MIRI spectra, yet no nebular recombination or metal emission lines are observed (EW(Hbeta+[OIII])<300A and EW(Halpha)<400A, at 3sigma). Combined with the exceptionally blue UV continuum slope, beta_UV ~ -2.9, and weak/flat Balmer break, these constraints indicate a stellar population dominated by very young and massive stars with a strongly suppressed nebular contribution. Comparisons with synthetic stellar population models indicate that U37126 requires both a very high ionizing photon production efficiency, log(Xi_ion / Hz erg^-1) ~ 25.75, and a nearly unit LyC escape fraction, of fesc>86% (3sigma) based on Halpha flux limit and fesc=0.94+/-0.06 derived independently from SED fitting. The best-fit SED yields a (de-lensed) stellar mass of Mstar ~ 10^7.8 Msun and a star-formation rate of SFR~10Msun/yr (sSFR~160 Gyr^-1), that along with its very compact size, reff~61pc, yields very high stellar mass and star-formation-rate surface densities, Sigma_M ~ 3x10^3 Msun/pc^2 and Sigma_SFR ~ 400 Msun/yr/kpc^2. Together with the lack of detectable nebular emission, these properties suggest that U37126 is undergoing an ``ISM-naked'' starburst phase, possibly driven by an extremely efficient gas-to-star conversion followed by strong feedback that has cleared the remaining gas from its stellar core, allowing most LyC photons to escape. Finally, we show that even a small fraction of galaxies like U37126 (~ 3%-6%), with extreme LyC production and escape, could contribute disproportionately (~ 50%-100%) to the ionizing photon budget during cosmic reionization.
استغرق ضوء U37126 13.1 مليار سنة ليصل إلينا — أي ما يقارب عمر الكون كله. نحن نرى هذه المجرة كما كانت بعد 400 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم.